無損檢測技術在道路橋梁工程中的應用研究

徐昳鳴

（合肥工大工程試驗檢測有限責任公司，安徽 合肥 230009）

1 無損檢測技術的概述

1.1 無損檢測技術定義

無損檢測技術，屬于一種非破壞性的檢測技術，即在不影響或者不破壞待測對象的使用性能,且不影響其內部的組織基礎上，利用待測物內部結構的缺陷或者異常所引發的電、光、磁、聲以及熱等的反應變化，以化學或者物理等手段，在先進設施以及技術的應用下，檢測待測物表面以及內部缺陷、狀態、結構和性質的變化、分布、類型、數量、性質、位置、形狀和尺寸的檢測技術方法[1]。此類檢測技術通常應用于金屬或者非金屬等各種材料，鑄件、鍛件和焊接件等各類工件，以及機場、橋梁、道路和水壩等各類工程中。

1.2 無損檢測技術特點

在道路橋梁工程中，無損檢測技術涉及到的工作內容主要包含了檢測道路是否有裂紋、敲擊以及聽聲等，且在實際道路橋梁工程中，此項技術具有以下四方面的特點：

1） 適用性較強：無損檢測技術對于年限長以及規模較大的建筑也能適用。

2） 應用范圍較廣：無損檢測技術用到的各類檢測儀器對于待檢位置、部件等要求不高，即在施工中的道路橋梁以及建設完畢的道路橋梁中都能運用。

3） 具有全面性：無損檢測技術包含多種檢測技術，而這些技術不僅操作便捷，還可以綜合應用，除了可以有效防止重復檢測、浪費資源和時間，也能夠提升檢測精確性。

4） 具有非破壞性：正如前文所述，無損檢測技術不會影響或者破壞待測對象的使用性能,且不影響其內部的組織。

2 道路橋梁工程中常用到的無損檢測儀器

2.1 檢測抗滑能力的儀器

如今最常用于檢測抗滑能力的儀器包含了不完全剎車式摩擦系數測試儀、剎車式摩擦系數測試儀以及橫向力系數測試儀等。當前我國最為廣泛應用的是橫向力系數檢測儀。

2.2 檢測彎沉的儀器

在對柔性路面的強度進行衡量時，彎沉屬于一項重要的衡量參數。當前我國最為廣泛應用的檢測彎沉儀器為落錘式彎沉儀，如圖1 所示。在實際應用中，落錘式彎沉儀沖擊荷載相當于60-80㎞/h 車速的汽車對同路段路面產生的荷載，即對行車荷載可以進行較良好的模擬檢測[2]。

除此之外，還包括滾動式彎沉儀、靜力彎沉儀以及振動式彎沉儀等。隨著科學技術的不斷發展，先進的彎沉儀不僅可以對路面荷載進行模擬檢測，更能夠精確記錄下路面真實的受力情況（如滾動式彎沉儀）。

2.3 檢測斷面的儀器

監測斷面的內容主要是車轍以及平整度，最常用到的檢測儀器包括路面橫斷面尺、路面橫斷面儀以及連續式激光斷面儀等。先進的斷面儀，能夠以高速有效并且精確地測量出轉彎、縱坡以及橫坡等曲率。

除了以上三大類無損檢測儀器，還包括射線透視檢測儀、渦流檢測儀以及泄漏檢測儀等，在實際檢測工作中，檢測人員必須根據現場實際情況以及所檢測的項目，選用最合適的檢測儀器。

3 無損檢測技術在道路橋梁工程中的應用

3.1 超聲波檢測技術

超聲波檢測技術在實際應用中，先將超聲波發射到實驗需要檢測的位置，而超聲波的有關各項參數信息隨后會被接收器所接收，技術人員會通過接收到的數據信息等判斷檢測位置內部結構中的各類缺陷實際狀況。將傳感器安置在待測物不同的位置，隨后對一定范圍內超聲波傳播的具體時間加以測量，并且根據位移、速度以及時間的關系，對波速進行計算，這樣一來，檢測人員便可以按照介質和速度間有所關聯的參數、信息關系，對待測物抗折、抗壓的強度以及彈性模量等重要參數進行深入測量，同時也能夠對待測物及其內部組織具有的缺陷數量和種類等加以檢測。

例如，某橋梁項目中，樁基的樁長是70m，樁徑1.5m，埋設了3 根聲測管，選用的檢測技術為超聲波評測法，相應設備為上海巖聯YL-PST 多通道聲波儀，檢測的間距是0.25m。檢測后，獲得的波形圖十分完整，波形的幅度變化不大，未檢測出異常的問題，進而推測出此項目無縮頸、斷裂等缺陷，樁基具有較高完整性。

3.2 圖像檢測技術

當今的圖像檢測技術，主要涵蓋激光全息圖像技術以及紅外成像技術兩大類：

1） 激光全息圖像技術：在應用此類技術時，檢測人員主要是運用專業的先進設施進行攝像，從而得到道路橋梁全息圖像，隨后便可以根據得到的全息圖像對道路橋梁進行全面分析，并結合合適的計算方式較為準確地判斷出檢測物內部結構存在的缺陷種類、數量及其具體位置等。

2） 紅外線成像技術：物質是由分子所構成的，且分子在實際運動過程中會產生出一定程度的熱量，需要注意的是，不同物質內部分子在運動時發出的熱量各不相同，檢測人員便可以運用專業的紅外線檢測儀器判斷待測物，即檢測待測物不同分布的表面溫度，這就是紅外線成像技術的實際應用原理。此類技術被有效應用到道路橋梁工程中，檢測人員可以借助熱敏元件將路面等溫線劃出來，進而通過劃分的等溫線進行分析、研究以及比對，便可以較為準確地判斷出道路橋梁工程所存在的不足之處以及各種缺陷。

3.3 激光技術

在道路橋梁工程中應用激光技術，主要是借助衍射、光電反射以及光時差等原理，檢測其路面：

1） 衍射：在利用衍射時，主要的工作原理為在傳輸激光的過程中，一旦激光遇到狹縫，便會發生衍射現象。在調整狹縫的寬窄時，檢測人員可以利用激光獲得各不相同且明暗交叉或者相間的影像、圖片，進而分析并且判斷出內部結構狹縫的寬窄變化。

2） 光電反射：在利用光電反射時，主要的工作原理為光電流的強度和激光的強度具有直接性的關聯，因此，檢測人員可以借助光電轉換器，把光能轉換成電能，在改變激光的強弱時，相應的電能信號也會隨之改變，從而借助事先標定光電流的位移關系，分析、計算彎沉的實際位移和變化等。

3） 光時差：在利用光時差時，主要的工作原理為檢測人員可以根據傳輸激光的實際速度記錄下短距離內傳輸激光的時差，從而對道路橋梁工程內部結構均勻性加以分析和判斷。

3.4 頻譜分析技術

頻譜分析技術，即檢測人員對各個介質表面傳播的波頻率進行分析，從而較準確地判斷待測物實際情況以及狀態的一種檢測技術。在實際的應用過程中，檢測人員可以運用適合現場的儀器，對不同結構的部位進行科學錘擊，從而會產生相應信號，進而在相應位置安置傳感器，對這些信號的波頻率進行直接的采集和檢測，并進行深入分析，最終獲得介質不同深度的有效力學參數。此類檢測技術檢測速度較快，檢測的頻率比以往傳統的檢測技術具有更高的頻率，因此可以被應用到道路橋梁工程中各個分層的路面介質中。

3.5 光纖傳感器技術

光纖傳感檢測技術主要應用光纖的反射以及射光等特征，具體表現在以下兩類傳感器中：

1） 多層反射傳感器：在應用此傳感器時，主要是運用光速不變形的原理對光從傳感器出發到反射設施進而返回的總時間。此類傳感器可以被安置到道路橋梁所有合適的位置，其檢測的誤差極小。

2） 股絞光傳感器：在應用此傳感器時，光纖在傳導的過程中會發生一部分的損失，檢測人員能夠按照計算出來的損失量變化開展檢測工作。在檢測過程中，一旦光纖中某一個部位出現了變化，整體射光的密度也會隨之發生一定程度的改變，檢測人員便可以分析、對比這些變化，較準確地了解到道路橋梁內部結構發生的主要變化。

光線傳感器技術應用較早，作用也較明顯。例如，在某混凝土的公路橋建設項目中，檢測技術人員把光線傳感器裝設于橋體，在項目完成、正式投入使用后持續對橋體檢測8個月，對橋梁內部分布應變進行了全面檢測，經過對數據進行實時處理，判斷了橋體無縮頸、斷裂等缺陷，且使用狀態良好。

4 結語

總體而言，道路橋梁工程在我國整體建設行業中占據著重要的地位，有關部門必須全面提升對其的關注程度。無損檢測技術在道路橋梁工程中的科學應用，除了對于整體施工的質量具有深遠意義，更能夠有效幫助企業科學、合理地節約成本，因此技術人員必須對其深入研究，進而選取最適合現場的檢測技術。